基于以太网的信号处理平台动态重构设计
2020年电子技术应用第8期
王松明
中国西南电子技术研究所，四川 成都610036
摘要：信号处理平台通常采用“FPGA+DSP+ARM”架构实现特定的信号处理功能，随着技术的发展，越来越多的工程应用要求信号处理平台具备动态重构功能。介绍了一种基于以太网的动态重构设计方案，该方案可以实现信号处理平台上多个FPGA和DSP动态更新，同时不需要以往方案中的配置存储器，配置时间短，能够满足多种场景下的应用需求。该方案已经在多个实际工程项目中验证，取得了理想的实验效果，具备非常高的移植性和扩展性。
中图分类号：TN791
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200341
中文引用格式：王松明. 基于以太网的信号处理平台动态重构设计[J].电子技术应用，2020，46(8)：132-136.
英文引用格式：Wang Songming. Dynamic reconfiguration design of signal processing platform based on Ethernet[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(8)：132-136.
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200341
中文引用格式：王松明. 基于以太网的信号处理平台动态重构设计[J].电子技术应用，2020，46(8)：132-136.
英文引用格式：Wang Songming. Dynamic reconfiguration design of signal processing platform based on Ethernet[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(8)：132-136.
Dynamic reconfiguration design of signal processing platform based on Ethernet
Wang Songming
Southwest China Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036，China
Abstract：The signal processing platform usually uses FPGA+DSP+ARM architecture to achieve specific signal processing functions, with the development of signal processing technology, more and more engineering applications require signal processing platform to have dynamic reconfiguration capacity. This paper introduced a design of dynamic reconfiguration based on Ethernet, which can realized the dynamic update of multiple FPGA and DSP on the signal processing platform. At the same time, it did not need the configuration memory in previous design, and the configuration time is short, which can meet the application requirements in various scenarios. The design has been verified in many practical projects, and has achieved ideal experimental results, with high portability and scalability.
Key words :dynamic reconfiguration；FPGA；DSP；Ethernet
0 引言
随着电子技术的发展，以“FPGA+DSP+嵌入式处理器”为核心的信号处理平台需要基于资源动态重组设计思想采用开放式、标准化的通用架构，按用户需求对平台进行资源重组，实现系统功能的可重构，以满足在设备资源有限情况下工作模式多样化、灵活配置的用户需求[1-3]。资源动态重组是指通过监控管理平台接口对所有信号处理平台进行统一管理，根据规划确定当前任务所需的设备和链路，配置相应的信号处理平台。这种方式要求信号处理平台之间通过高速总线进行数据交互，具备开放式的业务数据和监控数据传输特性。
针对FPGA和DSP动态重构，国内相关文献提出了多种解决方案，包括DSP EMIF总线[4]、CPCI总线[5]、RapidIO[6]、串口[7]等。这些方案在配置效率、设备成本、重构灵活性等方面都存在明显的不足。针对这一问题，考虑到平台本身就有接入以太网的需求以及嵌入式处理器和FPGA广泛共存于信号处理平台中[8-10]，本文提出了基于以太网的信号处理平台动态重构设计方案。该方案利用信号处理平台功能单元在线可重构特性，在多任务协同监控管理平台实时调度下，通过以太网配合信号处理平台上的嵌入式处理器对FPGA和DSP实现任务功能和参数的动态重构，同时支持FPGA部分重构和全局重构，形成功能可定义的硬件板卡，在节省硬件资源和降低设备成本的基础上实现系统所需的硬件资源动态重组，并且可以通过资源动态备份实现信号处理系统的高可靠性。
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作者信息:
王松明
(中国西南电子技术研究所，四川 成都610036)
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